JP6975668B2 - 作業車両用の自動走行システム - Google Patents
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Description
衛星測位システムを利用して作業車両の現在位置を測定する測位ユニットと、
一定間隔で平行に設定された作業用の複数の作業経路と、前記作業経路の終端と始端とを走行順に接続する非作業用の複数の旋回経路と、を有する目標走行経路と、
前記測位ユニットからの測定情報と前記目標走行経路とに基づいて、前記作業車両を前記目標走行経路に沿って自動走行させる自動走行ユニットと、
前記測位ユニットからの測定情報に基づいて、前記作業車両の前記作業経路での実走行量を取得する実走行量取得部と、
前記作業車両の前記作業経路での推測走行量と前記実走行量とに基づいて、前記作業車両の前記作業経路でのスリップ率を算出するスリップ率算出部と、
前記スリップ率に基づいて前記旋回経路を補正する旋回経路補正部とを備えている点にある。
その結果、作業車両が自動走行で旋回するときのスリップに起因して、各作業経路の両端側に残る未作業領域が不揃いになるという作業精度の低下を防止することができ、この作業精度の低下による未作業領域に対する作業効率の低下を防止することができる。
前記旋回経路補正部は、前記作業車両の前記旋回経路での旋回終了時に前記作業車両の作業装置が前記旋回経路に続く次の作業経路の延長線上に位置するように、前記旋回経路を補正する点にある。
その結果、各作業経路の両端側に残る未作業領域が不揃いになる作業精度の低下をより確実に防止することができ、この作業精度の低下による未作業領域に対する作業効率の低下をより確実に防止することができる。
前記旋回経路補正部は、前記スリップ率が大きいほど前記旋回経路の旋回半径を大きくし、且つ、前記旋回半径に応じて前記作業車両の旋回開始が早くなるように前記目標走行経路における前記旋回経路の旋回開始位置を変更する点にある。
又、旋回経路補正部が上記のように旋回経路の旋回開始位置を変更することにより、作業車両が旋回半径の大きい補正後の旋回経路を自動走行するときに、作業車両が予め設定された作業領域から領域外に食み出す虞を回避しながら、旋回前の作業経路における作業車両の作業終了位置に対して、旋回後の作業経路における作業車両の作業開始位置を、作業経路に沿う方向において揃え易くなる。
その結果、各作業経路の両端側に残る未作業領域が不揃いになる作業精度の低下をより確実に防止することができ、この作業精度の低下による未作業領域に対する作業効率の低下をより確実に防止することができる。
前記旋回経路補正部は、前記スリップ率が大きいほど、前記旋回経路の旋回始端側経路部を旋回後の作業経路から離れる方向に大きく湾曲させる点にある。
この旋回経路の補正は、作業経路の配置間隔が作業幅との関係から作業車両の最小旋回半径の2倍程度に設定されている作業経路の配置間隔が狭い目標走行経路での作業車両の自動走行において好適である。これにより、例えば、旋回経路を、スリップ率に基づいて、後進経路部を有する複雑なスイッチバック方式に補正することなく、各作業経路の両端側に残る未作業領域が不揃いになる作業精度の低下を防止することができ、この作業精度の低下による未作業領域に対する作業効率の低下を防止することができる。
尚、本発明に係る作業車両用の自動走行システムは、トラクタ以外の、例えば乗用草刈機、乗用田植機、コンバイン、運搬車、ホイールローダ、除雪車等の乗用作業車両、及び、無人草刈機などの無人作業車両に適用することができる。
スリップ率算出部187は、車速センサ19の出力に基づいて、トラクタ1の作業経路P1での推測走行量として推測車速を取得し、トラクタ1の作業経路P1での推測車速と実車速とに基づいて、トラクタ1の作業経路P1でのスリップ率を算出するスリップ率算出処理を行う。
旋回経路補正部188は、スリップ率算出処理で算出されたトラクタ1の作業経路P1でのスリップ率に基づいて、その作業経路P1の次の旋回経路P2でのトラクタ1の旋回終了時に、トラクタ1の作業装置12が、その旋回経路P2に続く次の作業経路P1の延長線上に位置するように旋回経路P2を補正する旋回経路補正処理を行う。これにより、旋回経路補正部188は、トラクタ1が旋回経路P2で旋回する直前の作業経路P1でのスリップ率に基づいて、その旋回経路P2をスリップ率が考慮された適正な経路に補正することができる。
そして、上記のような旋回経路補正処理が行われると、トラクタ1が旋回経路P2での自動走行を終了したときに、旋回時のスリップに起因して、トラクタ1が次の作業経路P1に対してトラクタ1の横方向で大きく位置ずれする不具合の発生を防止することができる。これにより、その位置ずれを修正するための位置合せ走行が不要になり、この位置合せ走行に起因した旋回前の作業経路P1におけるトラクタ1の作業終了位置Pbと、旋回後の作業経路P1におけるトラクタ1の作業開始位置Paとの、作業経路P1に沿う方向での位置ずれがなくなる。その結果、各作業経路P1の両端側、つまり、各作業経路P1の周回経路側に残る未作業領域が不揃いになることを抑制することができ、これにより、各作業経路P1の周回経路側に残る未作業領域に対する作業を、トラクタ1が周回経路P3を自動走行して行う周回経路P3に対する作業とともにまとめて行うことが容易になる。
先ず、旋回経路補正部188は、携帯通信端末3から経路データが転送されたか否かを判別するデータ転送判別処理を行う(ステップ#1)。
ステップ#1において、経路データが転送されていない場合、旋回経路補正部188は経路データが転送されるまで待機する。
ステップ#1において、経路データが転送された場合、旋回経路補正部188は、前述した第1旋回半径補正処理と第1旋回開始位置補正処理と第1旋回始端側補正処理と第1旋回終了位置補正処理とを行って第1補正旋回経路P2Bを生成する第1補正旋回経路生成処理を行う(ステップ#2)。又、旋回経路補正部188は、前述した第2旋回半径補正処理と第2旋回開始位置補正処理と第2旋回始端側補正処理と第2旋回終了位置補正処理とを行って第2補正旋回経路P2Cを生成する第2補正旋回経路生成処理を行う(ステップ#3)。
次に、旋回経路補正部188は、測位ユニット21からの測定情報に基づいて、トラクタ1が作業経路P1を走行しているか否かを判別する走行経路判別処理を行う(ステップ#4)。
ステップ#4において、トラクタ1が作業経路P1を走行していない場合、旋回経路補正部188は、トラクタ1が作業経路P1を走行するまで待機する。
ステップ#4において、トラクタ1が作業経路P1を走行している場合、旋回経路補正部188は、スリップ率算出部187のスリップ率算出処理で算出されるスリップ率を取得したか否かを判別するスリップ率取得判別処理を行う(ステップ#5)。
ステップ#5において、スリップ率を取得していない場合、旋回経路補正部188はスリップ率を取得するまで待機する。
ステップ#5において、スリップ率を取得した場合、旋回経路補正部188は、取得したスリップ率が第1補正範囲内か否かを判定する第1レベル判定処理を行う(ステップ#6)。
ステップ#6において、スリップ率が第1補正範囲内でない場合、旋回経路補正部188は、取得したスリップ率が第2補正範囲内か否かを判定する第2レベル判定処理を行う(ステップ#7)。
ステップ#7において、スリップ率が第2補正範囲内でない場合、旋回経路補正部188は、取得したスリップ率が第1閾値未満の許容範囲内であると判定してステップ#4に戻る。
ステップ#6において、スリップ率が第1補正範囲内である場合、旋回経路補正部188は、旋回経路P2を基準旋回経路P2Aから第1補正旋回経路P2Bに変更する第1補正処理を行い(ステップ#8)、その後ステップ#4に戻る。
ステップ#7において、スリップ率が第2補正範囲内である場合、旋回経路補正部188は、旋回経路P2を基準旋回経路P2Aから第2補正旋回経路P2Cに変更する第2補正処理を行い(ステップ#9)、その後ステップ#4に戻る。
又、補正後の旋回半径に応じて旋回経路P2の旋回開始位置Pbが作業経路側に変更されることにより、トラクタ1が旋回半径の大きい第1補正旋回経路P2B又は第2補正旋回経路P2C(補正後の旋回経路P2)を自動走行するときに、トラクタ1が予め設定された作業領域(走行領域)Sから領域外に食み出す虞を回避しながら、旋回前の作業経路P1におけるトラクタ1の作業終了位置(旋回開始位置)Pbに対して、旋回後の作業経路P1におけるトラクタ1の作業開始位置Paを、作業経路P1に沿う方向において揃え易くなる。
そして、スリップ率に応じて旋回経路P2の旋回半径を大きくしても、旋回経路P2における次の作業経路P1に対する旋回外側への張り出しを防止することができる。これにより、トラクタ1の旋回経路P2から次の作業経路P1への移動をよりスムーズに行わせることができ、よって、旋回前の作業経路P1におけるトラクタ1の作業終了位置(旋回開始位置)Pbに対して、旋回後の作業経路P1におけるトラクタ1の作業開始位置Paを、作業経路P1に沿う方向において更に揃え易くなる。
その結果、各作業経路P1の両端側(周回経路側)に残る未作業領域が不揃いになる作業精度の低下を防止することができ、この作業精度の低下による未作業領域に対する作業効率の低下を防止することができる。
本発明の他の実施形態について説明する。
尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用することに限らず、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
例えば、作業車両1は、左右の後輪6に代えて左右のクローラを備えるセミクローラ仕様に構成されていてもよい。
例えば、作業車両1は、左右の前輪5及び左右の後輪6に代えて左右のクローラを備えるフルクローラ仕様に構成されていてもよい。
例えば、作業車両1は、エンジン9の代わりに電動モータを備える電動仕様に構成されていてもよい。
例えば、作業車両1は、エンジン9と電動モータとを備えるハイブリッド仕様に構成されていてもよい。
例えば、作業車両1は、自動運転システムを利用して複数の作業車両1を併走させて作業を行うように構成されていてもよい。
例えば、目標走行経路Pは、作業経路P1の配置間隔が、作業幅との関係から作業車両1の最小旋回半径の2倍の値を大きく上回る間隔に設定され、旋回経路P2が、作業車両1を90度旋回させる一対の旋回経路部と、一対の旋回経路部にわたる直線経路部と、を有する経路に生成されたものであってもよい。
例えば、目標走行経路Pは、自動運転システムを利用して複数の作業車両1を併走させて作業を行うように生成されたものであってもよい。
例えば、実走行量取得部186は、測位ユニット21からの測定情報に基づいて、作業車両1の作業経路P1での単位走行距離当たりの所要時間を取得し、この単位走行距離当たりの所要時間から、作業車両1の作業経路P1での実走行量として実車速を取得する実車速取得処理を行うように構成されていてもよい。
例えば、実走行量取得部186は、測位ユニット21からの測定情報に基づいて、作業車両1の作業経路P1での単位時間当たりの走行距離(実走行距離)を実走行量として取得する実所要時間取得処理を行うように構成されていてもよい。
例えば、スリップ率算出部187は、車速センサ19の出力に基づいて、作業車両1の作業経路P1での推測走行量として推測車速を取得し、この推測車速と、実走行量取得部186が上記(3)の実車速取得処理で取得した実車速(単位走行距離当たりの所要時間から取得した実車速)とに基づいて、作業車両1の作業経路P1でのスリップ率を算出するように構成されていてもよい。
例えば、スリップ率算出部187は、車速センサ19の出力に基づいて、作業車両1の作業経路P1での推測走行量として単位時間当たりの推測走行距離を取得し、この推測走行距離と、実走行量取得部186が上記(3)の実走行距離取得処理で取得した実走行距離とに基づいて、作業車両1の作業経路P1でのスリップ率を算出するように構成されていてもよい。
例えば、スリップ率算出部187は、車速センサ19の出力に基づいて、作業車両1の作業経路P1での推測走行量として単位走行距離当たりの推測所要時間を取得し、この推測所要時間と、実走行量取得部186が上記(3)の実所要時間取得処理で取得した実所要時間とに基づいて、作業車両1の作業経路P1でのスリップ率を算出するように構成されていてもよい。
例えば、旋回経路補正部188は、携帯通信端末3から経路データが転送された段階において、経路データに含まれている目標走行経路Pの旋回経路P2に基づいて、作業車両1の作業経路P1でのスリップ率に応じた3経路以上の補正旋回経路を生成するように構成されていてもよい。
例えば、旋回経路補正部188は、作業車両1が各作業経路P1を走行するごとに、スリップ率算出部187が算出したスリップ率に比例して旋回経路P2の旋回半径を大きくする旋回半径補正処理と、補正後の旋回半径に比例して、作業車両1の旋回開始が早くなるように目標走行経路Pにおける旋回経路P2の旋回開始位置(作業経路P1の作業終了位置)Pbを作業経路側に変更する旋回開始位置補正処理と、補正後の旋回半径に比例して、旋回経路P2の旋回始端側経路部P2aを旋回後の作業経路P1から離れる方向に大きく湾曲させる旋回始端側補正処理と、補正後の旋回開始位置(作業終了位置)Pbに応じて旋回経路P2の旋回終了位置(作業経路P1の作業開始位置)Paを作業経路側に変更する旋回終了位置補正処理とを随時行うように構成されていてもよい。
例えば、旋回経路補正部188は、目標走行経路Pにおける作業経路P1の配置間隔が、作業幅との関係から作業車両1の最小旋回半径の2倍の値を大きく上回る間隔に設定されている場合は、スリップ率算出部187が算出したスリップ率に基づいて旋回経路P2の旋回半径を大きくする旋回半径補正処理と、補正後の旋回半径に応じて、作業車両1の旋回開始が早くなるように目標走行経路Pにおける旋回経路P2の旋回開始位置(作業経路P1の作業終了位置)Pbを作業経路側に変更する旋回開始位置補正処理と、補正後の旋回開始位置(作業終了位置)Pbに応じて旋回経路P2の旋回終了位置(作業経路P1の作業開始位置)Paを作業経路側に変更する旋回終了位置補正処理とを行い、旋回経路P2の旋回始端側経路部P2aを旋回後の作業経路P1から離れる方向に大きく湾曲させる旋回始端側補正処理を行わないように構成されていることが好ましい。
例えば、旋回経路補正部188は、旋回経路P2を補正する上において、前述した実施形態で例示したように旋回半径補正処理と旋回開始位置補正処理と旋回終了位置補正処理とともに旋回始端側補正処理を行う構成に代えて、図9に示すように、旋回始端側補正処理の代わりに、補正後の旋回半径に応じて、旋回経路P2の旋回始端側経路部P2aを旋回後の作業経路P1から離れる方向に湾曲させ、且つ、旋回経路P2の旋回終端側経路部P2bを旋回前の作業経路P1から離れる方向に湾曲させる旋回端部補正処理を行うように構成されていてもよい。このように旋回経路補正部188が構成された場合、補正後の旋回経路P2として、図9に示す第1補正旋回経路P2Dや第2補正旋回経路P2E等を得ることができる。そして、これらの補正旋回経路P2D,P2Eは、前述した実施形態の構成で得られる図6に示す補正旋回経路P2B,P2Cよりも作業車両1の旋回開始を遅くしながら、旋回後の作業経路P1における作業車両1の作業開始位置Paを、旋回前の作業経路P1におけるトラクタ1の作業終了位置Pbに揃え易くすることができる。
例えば、旋回経路補正部188は、作業車両1の作業経路P1でのスリップ率が第2補正範囲内である場合に適用する第2補正旋回経路P2Cとして、図10に示すような後進経路部P2cを有するスイッチバック方式の経路を生成するように構成されていてもよい。
2 自動走行ユニット
12 作業装置
21 測位ユニット
186 実走行量取得部
187 スリップ率算出部
188 旋回経路補正部
P 目標走行経路
P1 作業経路
P2 旋回経路
P2a 旋回始端側経路部
Pb 旋回開始位置
Claims (4)
- 衛星測位システムを利用して作業車両の現在位置を測定する測位ユニットと、
一定間隔で平行に設定された複数の作業経路と、前記作業経路の終端と始端とを走行順に接続する非作業用の複数の旋回経路と、を有する目標走行経路と、
前記測位ユニットからの測定情報と前記目標走行経路とに基づいて、前記作業車両を前記目標走行経路に沿って自動走行させる自動走行ユニットと、
前記測位ユニットからの測定情報に基づいて、前記作業車両の前記作業経路での実走行量を取得する実走行量取得部と、
前記作業車両の前記作業経路での推測走行量と前記実走行量とに基づいて、前記作業車両の前記作業経路でのスリップ率を算出するスリップ率算出部と、
前記スリップ率に基づいて前記目標走行経路のうち前記旋回経路のみを補正する旋回経路補正部とを備えている作業車両用の自動走行システム。 - 前記旋回経路補正部は、前記作業車両の前記旋回経路での旋回終了時に前記作業車両の作業装置が前記旋回経路に続く次の作業経路の延長線上に位置するように、前記旋回経路を補正する請求項1に記載の作業車両用の自動走行システム。
- 前記旋回経路補正部は、前記スリップ率が大きいほど前記旋回経路の旋回半径を大きくし、且つ、前記旋回半径に応じて前記作業車両の旋回開始が早くなるように前記目標走行経路における前記旋回経路の旋回開始位置を変更する請求項1又は2に記載の作業車両用の自動走行システム。
- 前記旋回経路補正部は、前記スリップ率が大きいほど、前記旋回経路の旋回始端側経路部を旋回後の作業経路から離れる方向に大きく湾曲させる請求項3に記載の作業車両用の自動走行システム。
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